可聚合液晶化合物和由该可聚合液晶化合物制备的光学膜层的制作方法

本发明涉及液晶材料，具体涉及可聚合液晶化合物和由该可聚合液晶化合物制备的光学膜层。

背景技术：

1、基于液晶材料自身的光学各异性，其具有较大的双折射率，在调制光的相位、形态等应用中较传统光学材料有较大的优势。这些优势包括可以使光学膜的厚度更薄，光学膜透光性更好，简化光学膜的制备方法等。液晶材料还具有其他双折射光学材料所不具备的一些光学性能，如其可用来制备胆甾相反射增亮膜。

2、其中，使用丙烯酸酯类液晶单体材料在光聚合自由基反应过程中通常需要隔绝氧气，微量氧气的存在即可使得聚合反应变慢，导致制备的光学膜层在厚度方向上存在不均匀性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种可聚合液晶化合物和由该可聚合液晶化合物制备的光学膜层，用以解决丙烯酸酯类液晶单体材料聚合过程中，容易出现光学膜在厚度方向上不均匀的问题。光学膜层可以是胆甾相反射增亮膜、相位差膜、线性偏光板、胆甾相反射增亮膜与相位差膜组成的复合光学膜层、相位差膜与线性偏光板组成的复合光学膜层；胆甾相反射增亮膜、相位差膜、线性偏光板三者组成的复合光学膜层中的任一种。

2、本发明中的可聚合液晶化合物通式如下：

3、

4、上式通式化合物ⅰ单体中，两端侧分别为可聚合的丙烯酸酯基团和可聚合的硫醇基团，中间部分a为环状的刚性基团，b，d为连接丙烯酸酯基团和硫醇基团的连接基团。

5、r取自h—、f—、cl—、i—、no2—、cn—、nh2—、c1～c20的烷基中的一种，c1～c20的烷基为直链烷基或带有支链烷基，并且c1～c20的烷基中的一个或多个—ch2—可以各自互相独立地被一个或多个取代基团取代，这些取代基团为—o—、—s—、—co—、—coo—、—oco—、—n＝n—、—nh－co—、—ocoo—、—nh—、—cos—；

6、b为c1～c30的亚烷基，所述亚烷基为直链或支链基团，且亚烷基中的一个或多个氢可以被不同取代基取代，这些取代基为—oh、—cooh、—nh2、—no2、—sh；亚烷基中存在的1个或多个—ch2—可以各自互相独立地被一个或多个基团取代，这些基团为—o—、—s—、—co—、—coo—、—oco—、—n＝n—、—nh－co—、—ocoo—、—nh—、—cos—，且这些基团位于通式ⅰ中b基团远离可聚合的丙烯酸酯基团一侧；

7、d为c1～c30的亚烷基或单键，所述亚烷基为直链基团或支链基团，且亚烷基中的一个或多个氢可以被基团取代，这些基团为—oh、—cooh、—nh2、—no2、—sh，亚烷基中的1个或多个—ch2—可以各自互相独立地被其他基团取代，这些基团为—o—、—s—、—co—、—coo—、—oco—、—n＝n—、—nh－co—、—ocoo—、—nh—、—cos—、—ch＝ch—，这些基团中的一个位于通式ⅰ中d基团靠近a基团一侧；

8、a为如下通式ⅱ结构：

9、

10、其中：

11、a1、a2分别独立为或单键中的一种；x为碳原子、氧原子或硫原子；当a1为单键时，没有g1取代基团；当a2为单键时，没有g2取代基团；a1和a2不同时为单键；

12、a1环上的一个或多个氢可以被g1基团取代，a2环上的一个或多个氢可以被g2基团取代，g1、g2分别独立选自f—、ho—、cl—、i—、no2—、cn—、nh2—、ch3—nh—、(ch3)2—nh—、(c2h5)2—nh—、(ch3)3—si—、烷基，烷基为直链烷基或带支链烷基，烷基中的1个或多个—ch2—各自互相独立地被其他基团取代，这些取代基团为—o—、—s—、—co—、—coo—、—oco—、—n＝n—、—nh－co—、—ocoo—、—nh—、—cos—、—ch＝ch—、-c≡c-、这些取代基团中的一个靠近a1或a2主环一侧；

13、f1为—o—、—s—、—co—、—coo—、—oco—、—n＝n—、—nh－co—、—ocoo—、—nh—、—cos—、—s—co—、—ch2o—、—och2—、—co—nh—、—sch2—、—ch2s—、—cf2o—、—ocf2—、—ch＝ch—coo—、—coo—ch＝ch—、—coo—、—(ch2)t—、—(ch2)t—coo—、—oco—(ch2)t—、—(ch2)t—oco—、—ch＝ch—、-c≡c-或单键中的一种或由多个上述基团连接的组合基团，上述基团中t为1-5的整数；

14、通式ⅰ中，m为1-10间的整数。

15、进一步的，g1或g2取代基包含烷基时，且烷基中的碳原子数大于等于2时，烷基中的亚烷基中的一个或多个氢被其他基团取代，这些取代基为f—、ho—、cl—、i—、no2—、cn—、nh2—、ch3—nh—、(ch3)2—nh—、(c2h5)2—nh—、(ch3)3—si—、中的一个或多个，x为碳原子、氧原子或硫原子。

16、进一步的，g1或g2取代基包含烷基时，烷基外端侧为甲基或烷基为含有支链的取代基中含甲基时，一个甲基或多个甲基中的一个氢被—sh取代。

17、进一步的，g1或g2取代基包含烷基时，烷基最外侧端基团为环状烃类取代基，所述环状烃类取代基为

18、

19、中的一种；

20、其中，x为碳原子、氧原子或硫原子中的一种；

21、r2、r3、r4、r5为氢或c1～c10的烷基；

22、所述环状烃类上的一个或多个氢可以被其他基团取代，这些取代基为f—、ho—、cl—、i—、no2—、cn—、nh2—、ch3—nh—、(ch3)2—nh—、(c2h5)2—nh—、(ch3)3—si—、烷基，烷基中的1个或多个—ch2—可以各自互相独立地被其他基团取代，这些取代基团为—o—、—s—、—co—、—coo—、—oco—、—n＝n—、—nh－co—、—ocoo—、—nh—、—cos—、—ch＝ch—、-c≡c-，或杂环类基团。

23、进一步的，g1为式ⅲ所示结构：

24、

25、g2为式ⅳ所示结构：

26、

27、其中：

28、r1或r2分别独立选自h—、f—、cl—、i—、no2—、cn—、nh2—、c1～c20烷基，c1～c20烷基为直链烷基或带有支链烷基，c1～c20烷基中的一个或多个—ch2—可以各自互相独立地被一个或多个其他基团取代，这些取代基为—o—、—s—、—co—、—coo—、—oco—、—n＝n—、—nh－co—、—ocoo—、—nh—、—cos—；

29、b1或b2分别独立为碳原子数1～30的亚烷基，亚烷基为直链基团或具有支链基团；亚烷基中的一个或多个氢可以被不同取代基取代，这些取代基为—oh、—cooh、—nh2、—no2、—sh，b1亚烷基中的1个或多个—ch2—可以各自互相独立地被一个或多个其他基团取代，这些基团为—o—、—s—、—co—、—coo—、—oco—、—n＝n—、—nh－co—、—ocoo—、—nh—、—cos—、

30、x为碳原子、氧原子或硫原子。

31、上述通式ⅰ中的可聚合液晶化合物可用于制备胆甾相反射增亮膜、相位差膜、线性偏光板、胆甾相反射增亮膜与相位差膜叠加的复合膜或胆甾相反射增亮膜、相位差膜及线性偏光板三者叠加的复合膜。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、使用本发明中的可聚合液晶化合物制备的光学膜在膜层厚度方向上具有更好的均匀性。使用本发明中的可聚合液晶化合物制备光学膜可以在有氧环境下进行，制备工艺简单，易于生产，原因在于：

34、上述通式i中的一种或多种液晶单体在聚合反应过程中，可以是在空气等有氧环境中进行，硫醇基团与丙烯酸酯基团发生聚合反应，因通式i中的中间部分存在刚性结构基团，因此可以忽略液晶单体中的硫醇基团与自身的丙烯酸酯基团聚合反应，硫醇基团和硫醇基团的聚合反应与硫醇基团和丙烯酸酯基团的聚合反应速率相比可以忽略不计，在有氧条件下，丙烯酸酯基团的光聚合反应无法进行。因此通式i中的聚合反应基本为硫醇基团与丙烯酸酯基团的点击聚合反应。反应机理如下：

35、

36、其中k1为链增长速率，k2为链转移速率，k3为均聚速率。k1与k2大小相当。